Kuinka valita katkaisijat?

Katkaisijoiden valinnassa tulee valita käyttöluokka käyttöolosuhteiden mukaan ja valita parametrit, kuten nimelliskäyttöjännite, nimellisvirta ja laukaisulaitteen asetusvirta. Suojausominaisuudet tulee valita tuotenäytteiden antaman suojauksen ominaiskäyrän perusteella, ja oikosulkuominaisuudet ja herkkyyskerroin on tarkistettava. Katkaisijoiden luokittelu (1) Runkokatkaisin (ACB)

Runkokatkaisin, joka tunnetaan myös yleiskatkaisijana, kaikki sen osat on asennettu eristettyyn metallirunkoon, joka on yleensä avoin ja voidaan varustaa erilaisilla lisävarusteilla. Koskettimien ja osien vaihto on kätevää, ja sitä käytetään usein virtalähteen pääkytkimessä. Ylivirtalaukaisu sisältää sähkömagneettisen, elektronisen ja älykkään laukaisun. Katkaisijassa on nelivaiheinen suoja pitkää viivettä, lyhytviivettä, hetkellistä ja maasulkua varten, ja kunkin suojan asetusarvoa säädetään tietyllä alueella kuoren runkoluokan mukaan.

     (2) valettu katkaisija (MCCB)

Valettua kotelon katkaisijaa kutsutaan myös laitekatkaisijaksi, ja maadoitusjohdon liittimen ulkokosketin, valokaaren sammutuskammio, laukaisu ja käyttömekanismi on asennettu muovikoteloon. Apukoskettimet, alijännitteen laukaisu ja shunttivapautus ovat pääosin modulaarisia, ja rakenne on erittäin kompakti. Yleensä huoltoa ei oteta huomioon, joten ne sopivat haarojen suojakytkimiin. Valetut katkaisijat sisältävät yleensä termomagneettisia laukaisuyksiköitä, kun taas suuret kotelokatkaisijat on varustettu puolijohdelaukaisuantureilla.

Valettujen koteloiden katkaisijoiden ylivirtalaukaisulaitteita on kahdenlaisia: sähkömagneettisia ja elektronisia. Yleensä sähkömagneettiset valetut katkaisijat ovat ei-selektiivisiä katkaisijoita, joissa on vain kaksi suojaustilaa: pitkä viive ja hetkellinen. Elektronisessa koteloitu katkaisijassa on neljä suojaustoimintoa: pitkä viive, lyhyt viive, hetkellinen ja maasulku. Joillakin uusilla elektroniikkakotelon katkaisijoiden tuotteilla on myös alueellinen selektiivinen lukitustoiminto.  

Muotoiltuja katkaisijoita käytetään yleensä jakelun syöttöjohtojen ohjaukseen ja suojaamiseen, pienten jakelumuuntajien pienjännitepuolen lähtölinjojen pääkytkimeen, tehonjakeluliittimien ohjaukseen sekä erilaisten tuotantokoneiden tehokytkimiin.

Runkokatkaisija sopii AC 50Hz, nimellisjännite 380V, 660V ja nimellisvirta 200A-6300A jakeluverkkoon. Sitä käytetään pääasiassa sähköenergian jakamiseen ja linjojen ja tehonsyöttölaitteiden suojaamiseen ylikuormitukselta, alijännitteeltä, oikosululta, yksivaiheiselta maadoitukselta ja muilta vioista. Katkaisijassa on useita älykkäitä suojaustoimintoja ja se voi saavuttaa valikoivan suojauksen. Normaaleissa olosuhteissa sitä voidaan käyttää harvoin linjojen vaihtamiseen. Alle 1250A:n katkaisijoita voidaan käyttää suojaamaan moottoria ylikuormitukselta ja oikosululta verkossa AC-jännitteellä 50Hz ja 380V.

Runkotyyppisiä katkaisijoita käytetään usein myös päävirtakytkimessä, väyläkontaktikytkimessä, suuren kapasiteetin syöttökytkimessä ja suuren mittakaavan moottorin ohjauskytkimessä muuntajan 400 V puolella.

(3) Miniature Circuit Breaker (MCB)

Pienoiskatkaisija on yksi yleisimmin käytetyistä päätelaitteiden suojalaitteista rakennusten sähköpäätejakelulaitteistoissa. Sitä käytetään oikosulku-, ylikuormitus- ja ylijännitesuojaukseen yksi- ja kolmivaiheisissa alle 125 A:ssa, mukaan lukien unipolaarinen 1P, bipolaarinen 2P, kolminapainen 3P ja kvadrupoli 4P.

Pienoiskatkaisija koostuu käyttömekanismista, koskettimista, suojalaitteista (eri laukaisulaitteita) ja valokaaren sammutusjärjestelmästä. Sen pääkosketin on käsikäyttöinen tai sähköisesti suljettu. Pääkoskettimen sulkemisen jälkeen vapaalaukaisumekanismi lukitsee pääkoskettimen sulkemisasentoon. Ylivirtalaukaisimen käämi ja lämpölaukaisimen lämpöelementti on kytketty sarjaan pääpiirin kanssa ja alijännitelaukaisimen käämi rinnan virransyötön kanssa.

Siviilirakennusten sähkösuunnittelussa minikatkaisijoita käytetään pääasiassa ylikuormitukseen, oikosulkuun, ylivirtaan, jännitehäviöön, alijännitteeseen, maadoitukseen, vuotoon, kahden teholähteen automaattiseen kytkemiseen sekä moottoreiden suojaamiseen ja toimintaan, kun niitä ei käynnistetä usein.

Katkaisijan perusominaisuudet

(1) nimelliskäyttöjännite Ue

Nimelliskäyttöjännite tarkoittaa katkaisijan nimellisjännitettä, joka voi toimia jatkuvasti määritellyissä normaaleissa käyttö- ja toimintaolosuhteissa.

Kiinassa suurin käyttöjännite on 1,15 kertaa järjestelmän nimellisjännite 220 kV:n ja sitä alhaisemmalla jännitetasolla. Jännitetaso 330 kV ja enemmän on 1,1 kertaa korkeimman käyttöjännitteen nimellisjännite. Katkaisija voi pitää eristyksen järjestelmän korkeimmassa käyttöjännitteessä, ja se voidaan sulkea ja avata määritettyjen olosuhteiden mukaan.

(2) Nimellisvirta In

Nimellisvirralla tarkoitetaan virtaa, jonka vapautus voi kulkea pitkään ympäristössä

lämpötila on alle 40 ℃. Säädettävällä laukaisulla varustetussa katkaisijassa se on suurin virta, jonka vapautus voi kulkea pitkään.

Kun ympäristön lämpötila ylittää 40 ℃ mutta ei yli 60 ℃, sen annetaan toimia pitkään pienemmällä kuormituksella.

(3) Ylikuormituksen vapautuksen nykyinen asetusarvo Ir

Virta ylittää laukaisun virran asetusarvon Ir ja katkaisija laukeaa ajoissa. Se edustaa myös suurinta virtaa, jonka katkaisija voi kestää ilman laukaisua. Tämän arvon on oltava suurempi kuin suurin kuormitusvirta Ib, mutta pienempi kuin linjan sallima maksimivirta Iz.

Lämpölaukaisureleen Ir voidaan yleensä säätää alueella 0,7 ~ 1,0 tuumaa, mutta jos käytetään elektronisia laitteita, sen säätöalue on suurempi, yleensä 0,4 ~ 1,0 tuumaa. Ei-säädettävällä ylivirtalaukaisureleellä varustetut katkaisijat, Ir=In.

(4) Oikosulkulaukaisuvirran asetusarvo Im

Oikosulkulaukaisurelettä (hetkellinen tai lyhyt viive) käytetään laukaisemaan katkaisija nopeasti, kun korkea vikavirta-arvo ilmaantuu ja sen laukaisukynnys on Im.

(5) nimellinen lyhytkestoinen kestovirta Icw

Viittaa nykyiseen arvoon, jonka sallitaan kulkea sovitussa ajassa. Virta-arvo kulkee johtimen läpi sovitussa ajassa, eikä johdin vaurioidu ylikuumenemisen vuoksi.

(6) katkaisukyky

Katkaisijan katkaisukyky tarkoittaa katkaisijan kykyä katkaista turvallisesti vikavirta, joka ei välttämättä liity sen nimellisvirtaan. Ennen on olemassa 36KA, 50KA ja muita eritelmiä. Yleensä se jaetaan raja-oikosulkukatkaisukykyyn Icu ja käynnissä olevaan oikosulkukatkaisukykyyn Ics.

Katkaisijan valinnan yleiset periaatteet

Ensinnäkin katkaisijan tyyppi ja napaluku valitaan käyttötarkoituksen mukaan; Valitse katkaisijan nimellisvirta suurimman käyttövirran mukaan; Valitse vapautustyyppi sekä lisävarusteiden tyypit ja tekniset tiedot tarpeen mukaan. Erityisvaatimukset ovat seuraavat.

1) Katkaisijan nimellinen käyttöjännite on suurempi tai yhtä suuri kuin johdon nimellisjännite.

2) Katkaisijan nimellinen oikosulku on-off-kapasiteetti on suurempi tai yhtä suuri kuin linjalaskennan kuormitusvirta.

3) Katkaisijan nimellinen oikosulku on-off-kapasiteetti on suurempi tai yhtä suuri kuin suurin oikosulkuvirta, joka voi esiintyä johdossa (lasketaan yleensä tehollisen arvon mukaan).  

4) Yhden vaiheen ja maan välinen oikosulkuvirta johdon päässä on ≥1,25 kertaa katkaisijan hetkellinen (tai lyhytviive) laukaisuasetusvirta.

5) Katkaisijan alijännitteen vapautuksen nimellisjännite on yhtä suuri kuin johdon nimellisjännite.

6) Katkaisijan shunttilaukaisun nimellisjännite on yhtä suuri kuin ohjausteholähteen jännite.

7) Sähköisen voimansiirtomekanismin nimelliskäyttöjännite on yhtä suuri kuin ohjausvirran syöttöjännite.  

8) Kun katkaisijaa käytetään valaistuspiirissä, sähkömagneettisen vapautuksen hetkellinen asetusvirta on yleensä 6 kertaa kuormitusvirta.  

9) Kun katkaisijaa käytetään yksittäisen moottorin oikosulkusuojana, hetkellisen laukaisun asetusvirta on 1,35-kertainen (DW-sarjan katkaisija) tai 1,7-kertainen (DZ-sarjan katkaisija) moottorin käynnistysvirtaan verrattuna.  

10) Kun katkaisijaa käytetään useiden moottoreiden oikosulkusuojana, hetkellisen laukaisun asetusvirta on 1,3 kertaa suurimman moottorin käynnistysvirta plus muiden moottoreiden käyttövirta.

11) Kun katkaisijaa käytetään pääkytkimenä jakelumuuntajan pienjännitepuolella, sen katkaisukyvyn tulee olla suurempi kuin muuntajan pienjännitepuolen oikosulkuvirran arvo, vapautuksen nimellisvirran ei tulisi olla pienempi kuin muuntajan nimellisvirta ja oikosulkusuojauksen asetusvirta on yleensä 6-10 kertaa muuntajan nopeus; Ylikuormitussuojan asetusvirta on yhtä suuri kuin muuntajan nimellisvirta.

12) Kun katkaisijan tyyppi ja laatu on alustavasti valittu, on tarpeen tehdä yhteistyötä ylemmän ja alemman kytkimen suojaominaisuuksien kanssa, jotta vältetään hyppylaukaisu ja laajennetaan onnettomuusaluetta.

Katkaisijan selektiivisyys

Sähkönjakelujärjestelmässä käytettävät katkaisijat voidaan jakaa suojausominaisuuksiensa mukaan selektiivisiin ja ei-selektiivisiin tyyppeihin. Selektiivisiä pienjännitekatkaisijoita on kahdenlaisia: kaksivaiheinen suojaus ja kolmivaiheinen suojaus. Niistä hetkelliset ominaisuudet ja lyhytviiveominaisuudet soveltuvat oikosulkutoimiin, kun taas pitkäviiveominaisuudet sopivat ylikuormitussuojaukseen. Ei-selektiiviset katkaisijat ovat yleensä hetkellisiä ja niitä käytetään vain oikosulkusuojaukseen. Jotkut niistä ovat pitkiä viivetoimintoja, joita käytetään vain kuormitussuojaukseen. Jos virranjakelujärjestelmässä ylemmän tason katkaisija ottaa käyttöön selektiivisen katkaisijan ja alemman tason katkaisija käyttää ei-selektiivistä katkaisijaa tai selektiivistä katkaisijaa, selektiivisyyden saavuttamiseksi käytetään pääasiassa viivetoiminnan tai lyhytaikaisen vapautuksen viivetoiminnan eroa. Kiinnitä huomiota seuraaviin ongelmiin, kun käytät katkaisijan viivetoimintoa seuraavalla korkeammalla tasolla.

1) Riippumatta siitä, onko seuraava vaihe selektiivinen vai ei-selektiivinen katkaisija, edellisen vaiheen katkaisijan hetkellisen ylivirtalaukaisun asetusvirta ei saa yleensä olla pienempi kuin 1,1 kertaa seuraavan vaiheen katkaisijan lähtöpään suurin kolmivaiheinen oikosulkuvirta.

2) Jos seuraava porras on ei-selektiivinen katkaisija, oikosulkuvirran estämiseksi seuraavan vaiheen katkaisijalla suojatussa piirissä, tämän portaan hetkellinen toimintaherkkyys ei riitä, joten edellisen portaan lyhytviiveylivirtalaukaisu vaikuttaa ensin ja menettää selektiivisyytensä. Yleensä ylemmän tason katkaisijan lyhytviiveylivirtalaukaisun asetusvirta on vähintään 1,2 kertaa pienempi kuin alemman tason hetkellinen ylivirtalaukaisu.

3) Jos seuraava vaihe on myös selektiivinen katkaisija, selektiivisyyden varmistamiseksi katkaisijan lyhyt viivetoimintaaika seuraavassa vaiheessa on vähintään 0,1 s pidempi kuin seuraavan vaiheen katkaisijan. Yleisesti ottaen ylemmän ja alemman pienjännitekatkaisijan välisen valikoivan toiminnan varmistamiseksi ylemmän tason katkaisijan tulisi valita ylivirta

laukaisu lyhyellä viiveellä, ja sen toimintavirran tulee olla yli yhden tason korkeampi kuin alemman tason ylivirtalaukaisussa, ja vähintään ylemmän tason katkaisijan toimintavirran Iop.1 ei tulisi olla pienempi kuin 1,2 kertaa alemman tason katkaisijan toimintavirta, eli iop1 ≥ 1,2 iop.2.

Katkaisijan kaskadisuojaus

Sähkönjakelujärjestelmän suunnittelussa katkaisijoiden ylemmän ja alemman asteen valikoivassa yhteistyössä tulee olla "selektiivisyyttä, nopeutta ja herkkyyttä".

Selektiivisyys liittyy ylemmän ja alemman katkaisijan väliseen yhteistyöhön, kun taas nopeus ja herkkyys liittyvät suojalaitteiden ominaisuuksiin ja vastaavasti linjan toimintatilaan.

Jos ylempi ja alempi katkaisija on sovitettu oikein, vikapiiri voidaan poistaa valikoivasti, jotta voidaan varmistaa, että muut häiriöttömät piirit jakelujärjestelmässä jatkavat toimintaansa normaalisti. Muuten se vaikuttaa jakelujärjestelmän luotettavuuteen.

Kaskadisuojaus on katkaisijoiden virtaa rajoittavien ominaisuuksien konkreettinen sovellus. Sen pääperiaate on käyttää ylivoimaisten katkaisijoiden virtaa rajoittavaa toimintoa valitaksesi katkaisijat, joilla on pienempi katkaisukyky, mikä vähentää kustannuksia ja säästää kustannuksia.

Ylivoimainen virtaa rajoittava katkaisija QF1 voi katkaista suurimman odotetun oikosulkuvirran asennuspaikassaan. Koska ylemmän ja alemman tason katkaisijat asennetaan sarjaan virranjakelujärjestelmään, kun alemman tason katkaisijan QF2 ulostulossa tapahtuu oikosulku, oikosulkuvirran todellinen arvo on paljon pienempi kuin siellä odotettu oikosulkuvirta johtuen ylimmän katkaisijan QF1 virtaa rajoittavasta vaikutuksesta. Toisin sanoen alemman tason katkaisijan QF2 katkaisukyky paranee huomattavasti paremman katkaisijan QF1 avulla, joka ylittää sen nimelliskatkaisukapasiteetin. Tällaisella kaskadisuojauksella on myös tiettyjä ehtoja, kuten se, että vierekkäisillä piireillä ei voi olla tärkeitä kuormia (koska QF1:n laukeamisen jälkeen myös QF3-piiri menettää tehonsa), ja samalla QF1:n ja QF2:n hetkellisen asetusarvon tulee olla oikein. Kaskaditiedot voidaan määrittää vain kokein, ja vain katkaisijan valmistaja voi määrittää ylemmän ja alemman katkaisijan sopivan valinnan.

Katkaisijan herkkyys

Sen varmistamiseksi, että katkaisijan hetkellinen tai lyhytviiveinen ylivirtalaukaisu voi toimia luotettavasti, kun pieninkin oikosulkuvika tapahtuu sen suoja-alueella järjestelmän minimikäyttötilassa. Katkaisijan suojauksen herkkyyden on täytettävä Code for Design of Low Voltage Distribution (CB50054-95) vaatimus, jonka mukaan sen herkkyys ei saa olla pienempi kuin 1,3, eli Sp=lk.min/Iop≥1,3. Kun lop on hetkellisen tai lyhytviiveisen ylivirran laukaisun toimintavirta, Ik.Min on yksivaiheinen oikosulkuvirta tai kaksivaiheinen oikosulkuvirta katkaisijalla suojatussa johdon päässä järjestelmän minimikäyttötilassa, ja Sp on katkaisijan herkkyys.

Katkaisijaa valittaessa tulee myös kiinnittää huomiota sen herkkyyden tarkistamiseen. Selektiiviselle katkaisijalle, jossa on sekä lyhytviive että hetkellinen ylivirtalaukaisu, vain lyhytviiveisen ylivirtalaukaisun toimintaherkkyys on tarkistettava, eikä hetkellisen ylivirtalaukaisun toimintaherkkyyttä tarvitse varmistaa.

Katkaisijan vapautuksen valinta ja asetus

(1) Välittömän ylivirran vapautuksen toimintavirran asetus

Katkaisijan suojaamien kohteiden joukossa on sähkölaitteita, jotka tuottavat korkean huippuvirran, joka on useita kertoja nimellisvirtaan nähden lyhyessä ajassa käynnistysprosessin aikana, jolloin katkaisija kantaa suuren huippuvirran lyhyessä ajassa. Välittömän ylivirtalaukaisun toimintavirran lop(o) tulee välttää johdon huippuvirran Ipk,

eli IOP (o) ≥ krel ipk. Missä Krel on luotettavuuskerroin. Katkaisijaa valittaessa tulee kiinnittää huomiota siihen, että vältetään katkaisijan hetkellisen ylivirtalaukaisun huippuvirtaa, jotta vältytään katkaisijan väärinkäytöltä.

(2) Toimintavirran ja lyhytviiveisen ylivirran vapautuksen toiminta-ajan asetus.

Lyhyen viiveen ylivirran vapautuksen toimintavirran lop(e) tulisi myös välttää linjan huippuvirran Ipk, eli IOP (s) ≥ krel ipk. Missä Krel on luotettavuuskerroin. Lyhytaikaisen ylivirtalaukaisun toiminta-aika jaetaan yleensä kolmeen tyyppiin: 0,2 s, 0,4 s ja 0,6 s. Se määräytyy etu- ja takasuojalaitteiden suojaselektiivisyyden mukaan, ja ensimmäisen suojan toiminta-ajan tulee olla aikaerolla pidempi kuin jälkimmäisen suojauksen.

(3) Toimintavirran ja pitkän viiveen ylivirtavapautuksen toiminta-ajan asetus.

Pitkäviiveistä ylivirtalaukaisua käytetään pääasiassa ylikuormituksen suojaamiseen, joten sen toimintavirran Iop(l) tarvitsee vain välttää johdon maksimikuormitusvirta eli laskennallinen virta I30, eli IOP (L) ≥ Krel I30. Missä Krel on luotettavuuskerroin. Pitkän viiveen ylivirtavapautuksen toiminta-ajan tulisi välttää lyhytaikaisen ylikuormituksen kestoa, jotta se ei aiheuta pienjännitekatkaisijan väärinkäyttöä.

(4) Sopivuusvaatimukset ylivirtalaukaisimen toimintavirran ja suojatun johdon välillä.

Jotta eristetyn kaapelin ylikuumeneminen, vaurioituminen tai jopa ylikuormituksen tai oikosulun aiheuttama tulipalo estetään ja katkaisija ei laukea, katkaisijan ylivirtavapautuksen toimintavirran lop tulee täyttää kaavan vaatimukset ja lop≤Kol·Ial. Missä Ial on eristetyn kaapelin sallittu virrankantokyky; Kol on eristetyn kaapelin sallittu lyhytaikainen ylikuormituskerroin, ja se on yleensä 4,5 hetkelliselle ja lyhytaikaiselle ylivirtavapautukselle; Pitkän viiveen ylivirtalaukaisua varten ota 1.1 oikosulkusuojaukseen ja 1 vain kuormitussuojaukseen. Jos yllä olevat yhteensopivuusvaatimukset eivät täyty, vapautuksen käyttövirta on valittava uudelleen tai johtimen tai kaapelin poikkipinta-alaa on suurennettava asianmukaisesti.